ТЕОРИЯ К ЭКЗАМЕНУ-2 (1022074), страница 3
Текст из файла (страница 3)
В развернутой форме (12) можно записать, как:
то есть получили известный из метода контурных токов результат.
Рассмотрим пример составления контурных уравнений.
Пусть имеем схему по рис. 2. Данная схема имеет четыре узла (m=4) и шесть обобщенных ветвей (n=6). Число н
езависимых контуров, равное числу ветвей связи,
c=n-m+1=6-4+1=3.
Граф схемы с выбранным деревом (ветви 1, 2, 3) имеет вид по рис. 3.
Запишем матрицу контуров, которая будет являться матрицей главных контуров, поскольку каждая ветвь связи входит только в один контур. Принимая за направление обхода контуров направления ветвей связи, получим:
| В |
|
.Диагональная матрица сопротивлений ветвей
| Z |
|
Матрица контурных сопротивлений
| Z |
|
k=BZBT
.
Матрицы ЭДС и токов источников
|
|
|
|
|
|
Тогда матрица контурных ЭДС
|
|
|
.
Матрица контурных токов
|
|
|
.Таким образом, окончательно получаем:
,
где 
; 
; 
; 
; 
; 
; 
; 
; 
.
Анализ результатов показывает, что полученные три уравнения идентичны тем, которые можно записать непосредственно из рассмотрения схемы по известным правилам составления уравнений по методу контурных токов.
26. Резонанс напряжений. Резонансная частота. Добротность.
Резонансом называется такой режим работы цепи, включающей в себя индуктивные и емкостные элементы, при котором ее входное сопротивление (входная проводимость) вещественно. Следствием этого является совпадение по фазе тока на входе цепи с входным напряжением.
Резонанс в цепи с последовательно соединенными элементами
(резонанс напряжений)
Д
ля цепи на рис.1 имеет место
где
(1), 
(2)
В зависимости от соотношения величин 
и 
возможны три различных случая.
1
. В цепи преобладает индуктивность, т.е. 
, а следовательно,
. Этому режиму соответствует векторная диаграмма на рис. 2,а.
2. В цепи преобладает емкость, т.е. 
, а значит, 
. Этот случай отражает векторная диаграмма на рис. 2,б.
3. 
- случай резонанса напряжений (рис. 2,в).
Условие резонанса напряжений 
(3)
При этом, как следует из (1) и (2), 
.
При резонансе напряжений или режимах, близких к нему, ток в цепи резко возрастает. В теоретическом случае при R=0 его величина стремится к бесконечности. Соответственно возрастанию тока увеличиваются напряжения на индуктивном и емкостном элементах, которые могут во много раз превысить величину напряжения источника питания.
Пусть, например, в цепи на рис. 1 
. Тогда 
, и, соответственно, 
.
Явление резонанса находит полезное применение на практике, в частности в радиотехнике. Однако, если он возникает стихийно, то может привести к аварийным режимам вследствие появления больших перенапряжений и сверхтоков.
Физическая сущность резонанса заключается в периодическом обмене энергией между магнитным полем катушки индуктивности и электрическим полем конденсатора, причем сумма энергий полей остается постоянной.
Суть дела не меняется, если в цепи имеется несколько индуктивных и емкостных элементов. Действительно, в этом случае 
, и соотношение (3) выполняется для эквивалентных значений LЭ и CЭ .
Как показывает анализ уравнения (3), режима резонанса можно добиться путем изменения параметров L и C, а также частоты. На основании (3) для резонансной частоты можно записать 
(4)
Резонансными кривыми называются зависимости тока и напряжения от частоты. В качестве их примера на рис. 3 приведены типовые кривые I(f); 
и 
для цепи на рис. 1 при U=const.
Важной характеристикой резонансного контура является добротность Q, определяемая отношением напряжения на индуктивном (емкостном) элементе к входному напряжению: 
(5) - и характеризующая “избирательные” свойства резонансного контура, в частности его полосу пропускания 
.
Другим параметром резонансного контура является характеристическое сопротивление, связанное с добротностью соотношением 
(6) или с учетом (4) и (5) для 
можно записать: 
(7)
29. Резонанс токов. Резонансная частота.
Д
ля цепи рис. 4 имеем 
,
где 
(8), 
(9)
В зависимости от соотношения величин 
и 
, как и в рассмотренном выше случае последовательного соединения элементов, возможны три различных случая.
В
цепи преобладает индуктивность, т.е. 
, а следовательно, 
. Этому режиму соответствует векторная диаграмма на рис. 5,а.
В цепи преобладает емкость, т.е. 
, а значит, 
. Этот случай иллюстрирует векторная диаграмма на рис. 5,б.
- случай резонанса токов (рис. 5,в).
Условие резонанса токов 
или 
При этом, как следует из (8) и (9), 
. Таким образом, при резонансе токов входная проводимость цепи минимальна, а входное сопротивление, наоборот, максимально. В частности при отсутствии в цепи на рис. 4 резистора R ее входное сопротивление в режиме резонанса стремится к бесконечности, т.е. при резонансе токов ток на входе цепи минимален.
Идентичность соотношений (3) и (5) указывает, что в обоих случаях резонансная частота определяется соотношением (4). Однако не следует использовать выражение (4) для любой резонансной цепи. Оно справедливо только для простейших схем с последовательным или параллельным соединением индуктивного и емкостного элементов.
При определении резонансной частоты в цепи произвольной конфигурации или, в общем случае, соотношения параметров схемы в режиме резонанса следует исходить из условия вещественности входного сопротивления (входной проводимости) цепи.
Н
апример, для цепи на рис. 6 имеем 
Поскольку в режиме резонанса мнимая часть 
должна быть равна нулю, то условие резонанса имеет вид 
, откуда, в частности, находится резонансная частота.
32. Расчет трехфазной цепи
Трехфазные цепи являются разновидностью цепей синусоидального тока, и, следовательно, все рассмотренные ранее методы расчета и анализа в символической форме в полной мере распространяются на них. Анализ трехфазных систем удобно осуществлять с использованием векторных диаграмм, позволяющих достаточно просто определять фазовые сдвиги между переменными. Однако определенная специфика многофазных цепей вносит характерные особенности в их расчет, что, в первую очередь, касается анализа их работы в симметричных режимах.
Расчет симметричных режимов работы трехфазных систем
Многофазный приемник и вообще многофазная цепь называются симметричными, если в них комплексные сопротивления соответствующих фаз одинаковы, т.е. если 
. В противном случае они являются несимметричными. Равенство модулей указанных сопротивлений не является достаточным условием симметрии цепи. Так, например трехфазный приемник на рис. 1,а является симметричным, а на рис. 1,б – нет даже при условии: 
.
Если к симметричной трехфазной цепи приложена симметричная трехфазная система напряжений генератора, то в ней будет иметь место симметричная система токов. Такой режим работы трехфазной цепи называется симметричным. В этом режиме токи и напряжения соответствующих фаз равны по модулю и сдвинуты по фазе друг по отношению к другу на угол 
. Вследствие указанного расчет таких цепей проводится для одной – базовой – фазы, в качестве которой обычно принимают фазу А. При этом соответствующие величины в других фазах получают формальным добавлением к аргументу переменной фазы А фазового сдвига при сохранении неизменным ее модуля.
Так для симметричного режима работы цепи на рис. 2,а при известных линейном напряжении и сопротивлениях фаз 
можно записать
,
где 
определяется характером нагрузки 
.
Тогда на основании вышесказанного
;
.
Комплексы линейных токов можно найти с использованием векторной диаграммы на рис. 2,б, из которой вытекает:
При анализе сложных схем, работающих в симметричном режиме, расчет осуществляется с помощью двух основных приемов:
Все треугольники заменяются эквивалентными звездами. Поскольку треугольники симметричны, то в соответствии с формулами преобразования «треугольник-звезда» 
.
Так как все исходные и вновь полученные звезды нагрузки симметричны, то потенциалы их нейтральных точек одинаковы. Следовательно, без изменения режима работы цепи их можно (мысленно) соединить нейтральным проводом. После этого из схемы выделяется базовая фаза (обычно фаза А), для которой и осуществляется расчет, по результатам которого определяются соответствующие величины в других фазах.
Пусть, например, при заданном фазном напряжении 
необходимо определить линейные токи 
и 
в схеме на рис. 3, все сопротивления в которой известны.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
